| Участок | Форма | Расход воздуха, м³/ч | Принятая скорость, м/с | Требуемая площадь, м² | Длина участка, м | Требуемый размер, мм | Принятый размер, мм | Эквивалентный диаметр, мм | Фактическая скорость, м/с | Потери на 1 м, Па/м | Потери на трение, Па | Местные элементы | Сумма Σζ | Динамическое давление Pd, Па | Потери местные, Па | Потери всего, Па |
|---|
О расчете аэродинамического расчета вентиляции
Калькулятор выполняет аэродинамический расчет вентиляции по участкам сети. Он подбирает требуемое сечение воздуховода по расходу и принятой скорости, затем считает потери давления на трение и на местные сопротивления. Результат помогает оценить суммарные потери по каждому участку и сравнить варианты размеров.
Ориентиры и рекомендации
Нормативы и справочная база
EN 16798-3 используют как основу для проектирования систем вентиляции зданий и выбора расчетных расходов, а также общих принципов расчета сети.
EN 12237 и EN 1507 применяют для требований к воздуховодам круглого и прямоугольного сечения (в том числе допуски и классы герметичности). Это важно при интерпретации результата, потому что утечки и качество монтажа меняют фактический расход и потери давления.
ISO 5801 относят к испытаниям вентиляторов и сопоставлению рабочего напора с расчетными потерями сети.
Скорость воздуха и как выбирается принятая скорость
Диапазоны скорости задаются как практические ориентиры. Для естественной вентиляции часто используют 1-2 м/с. Для механической вентиляции типовые диапазоны такие: жилые помещения 2-4 м/с, офисы 3-6 м/с, промышленные помещения 6-12 м/с.
Принятая скорость v берется как среднее значение выбранного диапазона, если скорость не задана вручную. Далее эта скорость используется для расчета требуемой площади сечения и первичного размера воздуховода.
Требуемая площадь и расчет геометрии сечения
Площадь сечения A вычисляется из расхода воздуха Q и принятой скорости v.
A = (Q / 3600) / v
Здесь Q в м3/ч, v в м/с, A в м2. Деление на 3600 переводит расход из м3/ч в м3/с.
Круглый воздуховод получает требуемый диаметр из площади.
d = sqrt(4A / π)
Прямоугольный воздуховод подбирается по площади и заданному соотношению сторон. Часто используют отношение h/b в диапазоне 1-4. При известном h/b расчетные стороны получают из условия h·b = A.
Квадратный воздуховод получает сторону как sqrt(A).
Эквивалентный диаметр и фактическая скорость
Эквивалентный диаметр dэкв нужен для расчета потерь на трение в некруглых каналах. Для круглого dэкв равен фактическому диаметру. Для прямоугольника и квадрата используется гидравлический диаметр.
dэкв = 2ab / (a + b)
Здесь a и b в мм. В расчетах dэкв затем переводится в метры.
Фактическая скорость vф считается по выбранному принятому размеру, потому что реальное сечение после округления отличается от требуемого.
vф = (Q / 3600) / Aф
Потери на трение
Принятые свойства воздуха в расчете постоянные: плотность ρ = 1.2041 кг/м³, кинематическая вязкость ν = 0.000015 м²/с.
Число Рейнольдса Re определяет режим течения и влияет на коэффициент трения.
Re = vф · dэкв / ν
Коэффициент трения λ вычисляется приближенно, с учетом шероховатости ε и Re.
λ = 0.1 · ( (ε / dэкв) + (100 / Re) )0.25
Здесь ε в мм и dэкв в мм, поэтому отношение ε/dэкв безразмерное.
Потери на трение на 1 м R′ считаются по формуле Дарси-Вейсбаха в форме для давления.
R′ = (λ / dэкв) · (ρ · vф2 / 2)
Здесь dэкв в метрах, R′ в Па/м. Потери на трение на участке длиной L равны R = R′ · L и имеют единицы Па.
Поправка на шероховатость b в данном калькуляторе обычно равна 1.0 для типовых значений ε из списка материалов. Итоговые потери на трение участка принимаются как R = R′ · L · b.
Местные сопротивления и как выбирается итоговая потеря
Динамическое давление Pd вычисляется по фактической скорости.
Pd = ρ · vф2 / 2
Суммарный коэффициент местных потерь Σζ равен сумме ζ для всех местных элементов на участке с учетом количества каждого элемента.
Σζ = ζ1·n1 + ζ2·n2 + …
Потери на местные сопротивления Z рассчитываются так.
Z = Pd · Σζ
Потери всего ΔP для участка складываются из потерь на трение и местных потерь.
ΔP = R + Z
Принцип выбора итогового значения простой. Если выбранный принятый размер дает большую фактическую скорость, то растут и R, и Z. Поэтому при сравнении вариантов обычно смотрят, как изменение размера влияет на vф, затем на ΔP по участку, а после суммируют потери по всей сети.
FAQs
Почему при увеличении размера воздуховода потери давления заметно падают
При большем сечении уменьшается фактическая скорость vф. Потери на трение и местные потери зависят от vф2, поэтому даже небольшое снижение скорости часто дает существенное уменьшение потери давления.
Что важнее в расчете, потери на трение или местные сопротивления
Это зависит от конфигурации. В длинных прямых участках часто доминируют потери на трение. В сетях с большим количеством отводов, тройников, решеток и заслонок вклад Σζ может быть сопоставимым или даже основным, особенно на коротких участках.
Как понимать Σζ и откуда брать коэффициенты ζ
Σζ это сумма коэффициентов местных потерь для всех элементов на участке. Значения ζ берут из справочников по местным сопротивлениям и данных производителей. Важно использовать ζ для нужной геометрии элемента и режима работы, потому что у некоторых устройств ζ сильно меняется с положением и расходом.
Почему расход задан в м³/ч, а потери давления в Па
Расход м³/ч удобен в бытовых и проектных расчетах вентиляции. Потери давления в паскалях это стандартная единица для оценки напора сети и сопоставления с характеристикой вентилятора. Внутри расчета расход переводится в м³/с делением на 3600.
Можно ли по результатам сразу выбрать вентилятор
Расчет показывает потери давления по участкам и помогает оценить суммарную потерю сети. Для выбора вентилятора дополнительно учитывают потери на оборудовании, фильтрах, шумоглушителях и запас на загрязнение. Затем рабочую точку определяют по суммарной потере сети и требуемому расходу, сопоставляя с характеристикой вентилятора по ISO 5801.